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碳材料凭借高比表面积、优异化学稳定性、易改性以及高度发达的孔隙结构等独特优势,被广泛应用于对金属离子的吸附。本文成功制备了羟基修饰的三维银耳状碳纳米片、分层多孔碳和介孔碳材料,并对其进行结构表征和对镓的吸附行为探讨,具体内容如下:以柠檬酸钠作为碳源,采用直接碳化法制备出银耳状三维碳纳米片,并选用富含羟基的二氧化钛和山梨醇与碳纳米片复合,制备出的复合材料不仅会提高碳材料的亲水性和再生性,解决二氧化钛作为吸附剂难以在水溶液中进行良好循环和回收利用的问题,而且会使吸附剂表面的功能基团即活性位点增加,有效提高对稀散金属镓离子的吸附性能。实验结果表明,当碳化温度为800℃、加入的钛酸丁酯和山梨醇的量分别为10 mL、0.5 g时制备的吸附剂3DCN800-BT10-S0.5对镓的吸附性能最佳,其吸附量可达到102.39 mg g-1（pH3）,且符合Langmuir吸附等温线模型。根据吸附剂的表面官能团滴定、FTIR和XPS表征,可知吸附机理为3DCN800-BT10-S0.5表面羟基中的H+与Ga3+、Ga（OH）2+或Ga（OH）2+发生阳离子交换形成了O-Ga键。此外,在溶液酸度为pH 3的Ge（IV）、Zn（II）、Al（III）和Cu（II）混合体系中,3DCN800-BT10-S0.5对Ga（III）的选择性仍保持良好。经过六次吸附-洗脱实验,3DCN800-BT10-S0.5对镓的回收率仍可达到90%以上,表明3DCN800-BT10-S0.5具有良好的循环性能。为了降低成本提高效率并且增加碳材料的比表面积,选用纯天然、无毒无污染、成本低廉、可再生的生物质材料壳聚糖作为碳源,并将水热碳化和化学活化方法巧妙结合,制备出高比表面积为2997.127 m2 g-1的三维分层多孔碳材料CS-800。壳聚糖作为碳源不仅可以保留原料中丰富的碳含量、结构多样性和表面的大量官能团,而且可以解决其作为吸附剂在酸性条件下易溶解而不适用的问题。研究发现CS-800对Ga（III）的最大饱和吸附量为129.83 mg g-1,是吸热、自发、混乱度增加的反应。经过六次吸附-洗脱实验之后,吸附剂CS-800对镓的回收率仍能达到90%以上,可见CS-800具有良好的可再生能力。微孔碳材料的孔利用率较低,而且会增加微孔吸附后的脱附难度,而介孔碳材料孔径和孔道空间均有所扩大,有利于物质的吸附和传输,增加与镓离子接触的机会。因此选用间苯二酚作为碳源,以F127作为软模板剂,以六亚甲基四胺作为甲醛的缓慢释放源,成功制备出孔径约为3.51 nm的介孔碳材料F-C,用2 mol L-1硫酸酸化后得到的吸附剂F-C-2在pH 3的镓溶液中最大饱和吸附量高达132.09 mg g-1。不仅在pH 3的溶液中,F-C-2对Ga（III）有良好的选择性,而且在溶液酸度为1 mol L-1、pH 1的情况下,F-C-2均能实现Ga（III）和Al（III）的有效分离。六次吸附-洗脱实验之后,F-C-2对镓的回收率仍然能够达88%以上,表明吸附剂F-C-2的再生能力和水稳定性较好。